装卸料机控制系统升级改造

龙源期刊网装卸料机控制系统升级改造作者：吴斌荣等来源：《现代企业文化·理论版》2015年第08期中图分类号：F270文献标识：A文章编号：1674-1145（2015）04-000-01摘要秦山第二核电厂1/2#机组装卸料机已运行逾10年之久，其控制系统已经出现故障率高、备件采购困难、装卸料效率低等问题。通过对1/2#机组装卸料机控制系统的改造，能够从根本上解决旧的控制系统所存在的问题，有效的提高装卸料的效率，降低装卸期间的风险。本文以改造背景和范围为切入点，着重介绍了新装卸料机控制系统的组成及原理，为今后相应设备的改造提供了经验。改造后的装卸料机控制系统，有着简单易用的人机界面，运行效率高，有效的缩减了装卸料时间，为公司创造了巨大的经济效益。关键词装卸料机控制系统工作原理经济效益一、改造背景装卸料机是压水堆核电站停堆换料的关键设备之一。它的基本任务是在换料大修期间，将乏燃料组件从堆芯卸出并运送至转运装置，以及将新燃料组件从转运装置取出并放入堆芯内的指定位置。然而，秦山1/2#机组自分别首次装料以来，两台装卸料机已经服役超过10年之久，设备故障率高、备件采购困难、故障排查困难等问题日益突出。二、新控制系统介绍新装卸料机控制系统，采用目前美国PaR公司最先进的双处理器控制系统，其主要构成包括：PLC系统、上位机、载荷系统、伺服电机驱动系统。（一）PLC系统装卸料机PLC控制系统采用GE公司PLC解决方案。装卸料机的逻辑程序，采用常用的“梯形图”形式，程序存储在PLC内部的闪存中，能够保证掉电后不丢失。同时，在上位机上备份有PLC程序，即使PLC出现某些故障，导致PLC程序丢失，可通过上位机与PLC通讯的以太网线，将PLC程序下载到存储卡中，保证了程序的安全性。装卸料机运行时，PLC系统实时监控装卸料机的限位开关、载荷、编码器、操作手柄、按钮以及从其他设备输入的信号。经过计算，PLC形成了装卸料机运行过程中的定位功能、边界龙源期刊网保护功能、连锁功能等内容；同时，通过输出开关量信号或模拟量信号，控制着装卸料机上的包括气缸、驱动器、制动器等部件，为装卸料机安全高效运行提供了保障。1.定位功能。新装卸料机定位系统包括：编码器定位和机械坐标定位。其中，编码器定位作为整个控制系统的重要组成部分，在装卸料机的整个运行过程中起着举足轻重的作用。当装卸料机运行过程中，DeviceNet模块实时扫描六个编码器，将数据采集至PLC，形成装卸料机X-Y-Z三个方向坐标，参与逻辑控制，并将坐标数据输出至操作台，或通过以太网传输至上位机。2.边界保护功能。为防止装卸料机在换料水池内过程中撞击导向柱、碰撞水池壁或压力容器等障碍物，保证装卸料机在水池范围内高效、快速运行，边界保护系统能够有效避免换料水池内障碍物对装卸料机运行的影响。依据边界区域的布局，PLC程序为大/小车的联合运动提供了直接路径，最小化装卸料机在堆芯及倾翻机之间运行时间。当装卸料机需要运行到边界区域之外时，通过使用旁路按钮，装卸料机可以运行至边界之外。3.连锁。装卸料机有着复杂的连锁控制系统，其控制逻辑输入条件不仅包括基本的限位开关，而且还包括了主提升载荷状态、抓具状态、主提升高度、大/小车位置等等。通过判断各输入量的状态，PLC系统为装卸料机提供了一个安全、高效的运行环境。（二）上位机上位机采用可触摸的工业控制计算机。计算机通过Ethernet（以太网），直接与PLC系统通讯，实时采集现场设备状态，并将操作员指令发送给PLC。作为操作员与设备之间的重要接口，上位机为操作员提供了一套基于WonderwareInTouch软件编写的简单、易用的人机界面，实时显示装卸料机的当前状态，包括：连锁、载荷、大车/小车/主提升位置等，为操作员及检修人员提供清晰明了的信息显示。（三）载荷系统龙源期刊网载荷系统是装卸料机系统的重要组成部分。在装卸料机运行过程中，实时监控装卸料机主提升上的载荷情况，形成超载、欠载、载荷释放等报警情况，保障燃料组件的安全。PLC系统将4-20mA信号转换成载荷信号，通过与对应燃料组件下的超/欠载值、载荷释放值等设定值相比较，参与主提升运动的相关控制。（四）驱动系统新装卸料机驱动系统由Schneider伺服电机驱动器、无刷伺服电机及减速箱三部分构成。新驱动系统在保证装卸料机平稳运行的同时，大车/小车/主提升的运行速度都得到了大幅度提高，提高了装卸料机的运行效率。三、调试设备能否达到预期要求，实现既定功能，是决定改造是否成功的关键。因此，设备调试工作也是改造的重要部分。1#机组调试历时7天；2#机组调试历时10天。为保证现场调试工作能够在有限的大修时间窗口内完成，调试工作细分为无水调试和有水调试。调试的工作主要包括：系统检查、故障和联锁测试、驱动速度测试、旁路测试、边界测试等。四、结论新装卸料机控制系统有着操作简便，人机界面和谐，运动效率高、故障处理便捷等特点。在有效减少燃料操作过程中人因失误的同时，也为装卸料机的检修工作提供了便利，有效缩短了整个装/卸料时间。新装卸料机系统的应用，保守估计，能够有效的缩短整个装/卸料时间约60小时，为公司取得了可观的经济效益。参考文献：[1]JasonD.Pauly，QinshanUnits1&2ManipulatorCraneSoftwareRequirementsSpecification（SRS），PaRNuclearInc.[2]秦山1/2机组装卸料机原理图.PaRNuclearInc.[3]PMCFuelHandlingEquipmentUpgradesSpecification，PaRNuclearInc.龙源期刊网[4]PMCSystemUpgradesTechnicalProposalNO.10018278，PaRNuclearInc.